The invention discloses a multi dimensional nano particle modified super hydrophobic oil absorption foam material and a preparation method thereof. Chemical modification of the nanoparticles by two functional groups with different dimensions by covalently grafted on three-dimensional foam material surface, and further through the hydrophobic silane coupling agent simple modification, obtained with oil foam superhydrophobicity. The method of the invention can effectively improve the adhesion of particles by chemical grafting, and can realize the multilayer modification of nano particles by repeated grafting and control the surface roughness of the material. The super hydrophobic oil absorbing foam material of the invention overcomes the defects of single particle size and poor adhesion with the substrate, and has the advantages of simple preparation process, low cost and suitability for large-scale production.
【技术实现步骤摘要】
一种多维度纳米粒子修饰的超疏水吸油泡沫材料及其制备方法
本专利技术涉及表面功能化纳米复合材料
,特别涉及多维度纳米粒子修饰的超疏水吸油泡沫材料。
技术介绍
近年来,海上石油泄漏,有机溶剂污染造成了对水资源的严重破坏,开发高效实用、低成本可回收的超疏水吸油泡沫材料受到了越来越多的重视。超疏水吸油材料所运用的原理是油比水的表面张力低,当材料表面的粗糙度足够高、表面能足够低时,可使水在材料表面保持非浸润状态而使油呈浸润状态,从而通过毛细作用将油吸入泡沫材料内部。因此,提高材料的表面粗糙度、降低其表面能是获得超疏水吸油泡沫材料的两个途径。目前文献、专利报道中已有许多基于弹性泡沫材料表面改性而获得的超疏水吸油材料。然而大部分研究多采用单一粒子、或单一改性粒子来对泡沫材料进行修饰,选用粒子多为纳米球状氧化硅或氧化钛。也有通过复合碳材料改性制备吸油泡沫的研究,例如使用石墨烯、碳纳米管等。这些选用的纳米粒子具有不同的维度:零维球状、一维管状、二维片状。若能将具有不同维度的纳米粒子结合起来对泡沫材料进行改性则可更高效地提高材料的表面粗糙度。另外,在泡沫材料表面改性方面面临的一个最大难题就是纳米粒子与基体材料的粘附性差。多数的报道中都通过采用喷涂或浸泡的方法使粒子附着于材料表面,但两者之间缺乏化学连接,因而长期使用易导致性能降低及粒子泄漏从而造成二次污染。有研究采用商业胶水或多巴胺基体改性的方法来增强其与粒子的粘附性,然而该方法过程复杂且粘附性(尤其是长期粘附性)仍不是很理想。因此,开发一种可直接通过共价键将多维度纳米粒子接枝于泡沫基体材料表面的改性方法具有重要意义。事 ...
【技术保护点】
一种多维度纳米粒子修饰的超疏水吸油泡沫材料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:(1)将零维的球状纳米粒子、一维的棒状或管状纳米粒子及二维的片状纳米粒子混合装入干燥的烧瓶中,加入无水溶剂,密封并超声分散,得到多维度纳米粒子混合液;(2)将聚氨酯或三聚氰胺泡沫在乙醇溶液中清洗后并干燥,浸入含有二异氰酸酯的甲苯溶液中,密封并搅拌,得到改性的泡沫材料;(3)将得到的改性的泡沫材料取出并迅速浸入步骤(1)制备的多维度纳米粒子混合液中,密封并搅拌,得到表面接枝纳米粒子的泡沫材料;(4)将表面接枝纳米粒子的泡沫材料在乙醇溶液中清洗并干燥后,进行硅烷偶联剂改性,在纳米粒子表面接枝疏水基团,得到所述多维度纳米粒子修饰的超疏水吸油泡沫材料。
【技术特征摘要】
1.一种多维度纳米粒子修饰的超疏水吸油泡沫材料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:(1)将零维的球状纳米粒子、一维的棒状或管状纳米粒子及二维的片状纳米粒子混合装入干燥的烧瓶中,加入无水溶剂,密封并超声分散,得到多维度纳米粒子混合液;(2)将聚氨酯或三聚氰胺泡沫在乙醇溶液中清洗后并干燥,浸入含有二异氰酸酯的甲苯溶液中,密封并搅拌,得到改性的泡沫材料;(3)将得到的改性的泡沫材料取出并迅速浸入步骤(1)制备的多维度纳米粒子混合液中,密封并搅拌,得到表面接枝纳米粒子的泡沫材料;(4)将表面接枝纳米粒子的泡沫材料在乙醇溶液中清洗并干燥后,进行硅烷偶联剂改性,在纳米粒子表面接枝疏水基团,得到所述多维度纳米粒子修饰的超疏水吸油泡沫材料。2.根据权利要求1所述的一种多维度纳米粒子修饰的超疏水吸油泡沫材料的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,所述的纳米粒子均具有易与异氰酸酯反应的羟基、氨基或羧基;所述零维的球状纳米粒子包括二氧化硅、二氧化钛或羟基磷灰石;所述一维的棒状或管状纳米粒子包括纤维素晶体、碳纳米管或埃洛石纳米管;所述二维的片状纳米粒子包括纳米粘土、纳米蒙脱土、氧化石墨烯;所述无水溶剂为适合纳米粒子分散且不与异氰酸酯反应的极性溶剂,包括二甲基甲酰胺或二甲亚砜。3.根据权利要求1所述的一种多维度纳米粒子修饰的超疏水吸油泡沫材料的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,所述零维的球状纳米粒子、一维的棒状或管状纳米粒子及二维的片状纳米粒子的质量比为10~1:10~1:10~1;所述超声分散的时间为1~2h;所述多维度纳米粒子混合液的质量浓度为1%~5%。4.根据权利要求1所述的一种多维度纳米粒子修饰的超疏水吸油泡沫材料的制备方法,其特征在于,步...
【专利技术属性】
技术研发人员:米皓阳,经鑫,况太荣,刘通,
申请(专利权)人:华南理工大学,
类型:发明
国别省市:广东,44
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